Les sources laser émettant autour d'une longueur d'onde de 2 µm sont, depuis une bonne dizaine d'années, au centre d'un intérêt grandissant, aussi bien d'un point de vue scientifique que d'un point de vue technologique. En effet, l'ion thulium constitue de manière très générale l'ingrédient de base de ces sources laser. La disponibilité pour cet ion de sources de pompe puissantes autour de 800 nm permet d'atteindre en sortie de source de très grandes puissances optiques à 2 µm de plusieurs kilowatts typiquement. Cela fait de ces sources d'émission cohérente un excellent laboratoire de physique fondamentale pour l'observation et l'étude d'effets non linéaires au sein même du laser. D'un point de vue plus applicatif, la longueur d'onde de 2 µm coïncide aussi avec l’une des bandes spectrales de transmission atmosphérique située entre 2 µm et 2,5 µm, ce qui permet d'accéder à des applications civiles ou militaires très variées, telles que les télécommunications en espace libre, la cartographie des vents, la détection de gaz, les lidars, l'arme laser ou encore les contre-mesures optroniques, pour ne citer que quelques exemples.Le champ d'applications militaires pour ces sources laser à 2 µm requiert des modes de fonctionnement aussi bien continu qu’impulsionnel, pour lesquels des puissances moyennes relativement importantes (plusieurs centaines de watts) au-delà 2 µm doivent être émises avec de très bonnes qualités de faisceau (dépôt sur une surface cible d'une puissance optique utile après de grandes distances de propagation). De plus, la nécessité d'embarquer ces sources laser sur des plateformes mobiles terrestres, aériennes ou navales ajoute des contraintes opérationnelles et architecturales de fiabilité, de volume, de poids et de consommation électrique. Ceci implique par conséquent de disposer de manière idéale de sources laser compactes, robustes et efficaces.L'étude d'une source laser émettant de façon continue et impulsionnelle de grandes puissances optiques au-delà de 2 µm, avec une très bonne qualité de faisceau, et présentant une architecture optique compacte et robuste constitue le cadre scientifique de cette thèse de doctorat. En particulier, afin de répondre aux contraintes opérationnelles liées à une utilisation militaire de cette source, l’étude s'est portée sur une architecture simple en oscillateur unique, entièrement fibrée, dont l’émission laser repose sur un co-dopage d'ions thulium (Tm3+) et holmium (Ho3+), peu étudié dans la littérature scientifique. Le dispositif expérimental présenté dans ce manuscrit, dont le fonctionnement et les limites physiques sont étudiés, permet de fonctionner à la fois en régimes continu et impulsionnel, de manière stable et puissante. En particulier, nous verrons que le choix d'une architecture "tout fibre" amène à une dégradation de qualité de faisceau dont l'origine physique se situe au niveau des propriétés structurelles de la fibre co-dopée. Cette problématique nécessitera la mise en place au cours de cette thèse d'une nouvelle méthode d'analyse des soudures entre les fibres optiques. Nous étudierons également dans ce manuscrit le cas particulier du co-dopage Tm3+, Ho3+ de la fibre active du laser. Son apport en termes de longueur d'onde d'émission et d'efficacité laser par rapport à un dopage simple au thulium, couramment étudié dans la littérature, sera notamment analysé. Enfin, nous étudierons les effets et les limites physiques liés à la montée en puissance de notre source laser pour des fonctionnements en régimes continu et impulsionnel.